CN110664500A - 一种牙科修复体的数字化成型设备以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种牙科修复体的数字化成型设备以及系统，该设备包括工作台、第一空间运动机构、多维转动机构以及换料机械手，该工作台上设置控制模块以及加工室，该第一空间运动机构、多维转动机构以及换料机械手连接至该控制模块，该第一空间运动机构连接刀具组件，该多维转动机构输出端的料盘夹具上可拆卸安装料盘，该控制模块在该料盘上完成牙科修复体的加工后，驱动该换料机械手将已加工的料盘从该料盘夹具上卸料并将新的料盘插入该料盘夹具。本发明的设备以及系统通过控制模块控制换料机械手在料盘完成加工后自动更换料盘，提高生产效率以及加工稳定性。

Description

一种牙科修复体的数字化成型设备以及系统

技术领域

本发明涉及医用修复体加工设备技术领域，具体涉及一种牙科修复体的数字化成型设备以及系统。

背景技术

牙齿是影响人咀嚼、发音功能及美观的重要器官，当牙齿由于外因或疾病脱落或拔除后一般采用镶补义齿的方式来补救，现有技术中对于义齿加工通常是手工加工，由于义齿表面为不规则曲面，且要求表面光滑、有光泽，无气孔、裂纹、缩坑、麻点和毛刺，加工难度大，难以实现自动化大批量生产。

目前牙科修复体在牙科修复方案中已加大应用，牙科修复体的需求越来越大，这些牙科修复方案得到有效应用的核心为修复体制作的数字化，比如采用CAD/CAM技术制作植杆卡、种植桥体、树脂临时牙、种植基台以及活动牙托等等。

另外，牙科修复体所采用材料的种类不同，对修复体加工设备提出了更高要求。如果每种修复体材料需要对应设备来加工的话，则设备的利用率将大大降低。

此外，树脂临时牙以及种植桥体类产品加工耗时较长，一般需要加工4-6小时才能完成。虽然也采用计算机数字化自动加工，但是需要人工手动送料，再加上为提高设备使用率一般会安排夜班值班人员，因此，采用人工方式承担上下料的工作浪费成本。

因此，现有的牙科修复体的数字化成型技术还有待于改进。

发明内容

本发明实施方式提供一种可加工多类型修复体材料，能实现自动换料加工，降低义齿加工成本，增加设备利用率的牙科修复体的数字化成型设备以及系统。

第一方面，本发明实施例提供了一种牙科修复体的数字化成型设备，包括工作台、第一空间运动机构、多维转动机构以及换料机械手，该工作台上设置控制模块以及加工室，该第一空间运动机构、多维转动机构以及换料机械手连接至该控制模块，该第一空间运动机构连接刀具组件，该多维转动机构输出端的料盘夹具上可拆卸安装料盘，该控制模块在该料盘上完成牙科修复体的加工后，驱动该换料机械手将已加工的料盘从该料盘夹具上卸料并将新的料盘插入该料盘夹具。

为了密封该加工室，该第一空间运动机构的输出端设置主轴组件，该主轴组件上设置该刀具组件，该加工室顶部开设加工窗口，该主轴组件上安装覆盖该加工窗口的橡胶盖板，该刀具组件位于该橡胶盖板的下方，并从该加工窗口伸入该加工室对该料盘进行加工。

为了同时实现湿法加工，该主轴组件在该刀具组件两侧分别设置用于湿法加工的第一喷嘴组件以及第二喷嘴组件，该第一喷嘴组件以及第二喷嘴组件连接该控制模块；该第一空间运动机构包括X轴移位机构、Y轴移位机构以及Z轴移位机构；该多维转动机构包括A轴转动机构以及B轴转动机构。

具体实施时，该换料机械手包括第二空间运动机构、机械臂、换料夹爪以及夹爪控制器，该第二空间运动机构以及夹爪控制器连接该控制模块。

为了管理料盘以将不同料盘准确地卸料与入仓，该工作台在该换料机械手安装位置旁设置料盘托架，该料盘托架包括若干用于放置料盘的仓位，每一仓位设置该控制模块可识别的仓位编码。

其中，该第二空间运动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构以及Z轴移动机构。

第二方面，本发明实施例提供了一种牙科修复体的数字化成型系统，包括控制模块，该控制模块包括数字加工模块、定位模块、卸料模块以及换料模块，

该数字加工模块用于驱动第一空间运动机构以及多维转动机构通过该第一空间运动机构连接的刀具组件在加工室的料盘上数字加工牙科修复体，该料盘固定在该多维转动机构输出端的料盘夹具上；

该定位模块用于在该料盘使用完毕时，驱动换料机械手伸入该加工室并与该料盘对位；

该卸料模块用于驱动该换料机械手从该料盘夹具上夹持和拔出已加工的料盘；以及

该换料模块用于驱动该换料机械手将新的料盘送至并插入该多维转动机构输出端的料盘夹具上。

该牙科修复体的数字化成型系统的控制模块还包括仓位识别模块，

该仓位识别模块，用于识别各个料盘的编号以及加工状态，该换料机械手在卸料时，根据该仓位识别模块的数据将已加工的料盘放入初始仓位，并从该仓位识别模块确定的仓位中取出未加工的料盘并插至料盘夹具中。

为了隔绝粉尘与水汽，该第一空间运动机构的输出端设置主轴组件，该主轴组件上设置该刀具组件，该加工室顶部开设加工窗口，该主轴组件上安装覆盖该加工窗口的橡胶盖板，该刀具组件位于该橡胶盖板的下方，并从该加工窗口伸入该加工室对该料盘进行加工。

为了实现湿法加工，该主轴组件在该刀具组件两侧分别设置用于湿法加工的第一喷嘴组件以及第二喷嘴组件，该第一喷嘴组件以及第二喷嘴组件连接该控制模块。

本发明实施方式的有益效果是：本实施例牙科修复体的数字化成型设备以及系统，通过控制模块控制换料机械手在料盘完成加工后自动更换料盘，提高设备生产效率，提高加工稳定性，降低义齿加工成本以及增加设备利用率；同时，本实施例牙科修复体的数字化成型设备以及系统，料盘夹具可夹持多种修复体料盘，结合第一空间运动机构、多维转动机构以及控制模块的三维数字加工技术可实现多类型修复体材料的成型加工。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供的牙科修复体的数字化成型设备的立体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的牙科修复体的数字化成型设备的料盘结构示意图；

图3是本发明实施例提供的牙科修复体的数字化成型设备的主视结构示意图；

图4是本发明实施例提供的牙科修复体的数字化成型设备的料盘与料盘夹具的组装结构示意图；

图5是本发明实施例提供的牙科修复体的数字化成型设备的第一空间运动结构与多维转动结构的部分结构示意图；

图6是本发明实施例提供的牙科修复体的数字化成型设备的料盘夹具放大结构示意图；以及

图7是本发明实施例提供的牙科修复体的数字化成型系统的软件功能模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参考图1至图7，本发明涉及牙科修复体的数字化成型设备以及系统。

从硬件构造上来说，该牙科修复体的数字化成型设备包括工作台2、第一空间运动机构3、多维转动机构以及换料机械手9，该工作台2上设置控制模块10以及加工室25，该第一空间运动机构3、多维转动机构以及换料机械手9连接至该控制模块10，该第一空间运动机构3连接刀具组件42，该多维转动机构输出端的料盘夹具55上可拆卸安装料盘，该控制模块10在该料盘上完成牙科修复体的加工后，驱动该换料机械手9将已加工的料盘从该料盘夹具55上卸料并将新的料盘插入该料盘夹具55。

从系统软件设计上来说，该系统包括控制模块10，该控制模块10包括数字加工模块、定位模块、卸料模块以及换料模块，该数字加工模块用于驱动第一空间运动机构3以及多维转动机构通过该第一空间运动机构3连接的刀具组件42在加工室25的料盘上数字加工牙科修复体，该料盘固定在该多维转动机构输出端的料盘夹具55上；该定位模块用于在该料盘使用完毕时，驱动换料机械手9伸入该加工室25并与该料盘对位；该卸料模块用于驱动该换料机械手9从该料盘夹具55上夹持和拔出已加工的料盘；以及该换料模块用于驱动该换料机械手9将新的料盘送至并插入该多维转动机构输出端的料盘夹具55上。

本实施例牙科修复体的数字化成型设备以及系统，将预制的料盘，比如瓷块夹持在料盘上，再由控制模块10的数字加工模块通过三维建模方式在料盘上立体切割出若干修复体。料盘夹具55可夹持多个种类的修复体料盘，结合第一空间运动机构、多维转动机构以及控制模块10的三维数字加工技术可实现多类型修复体材料的成型加工。

本实施例牙科修复体的数字化成型设备以及系统，通过控制模块10控制换料机械手9在料盘完成加工后自动更换料盘，可提高设备生产效率，提高加工稳定性，降低义齿加工成本以及增加设备利用率；同时，通过在该刀具组件42两侧分别设置用于湿法加工的第一喷嘴组件以及第二喷嘴组件，使得设备可一台设备不同工艺加工不同料盘材料。

实施例1

请参考图1至图6，本实施例涉及牙科修复体的数字化成型设备。

请一并参考图1和图3，该设备包括工作台2、第一空间运动机构3、多维转动机构、可识别仓位的料盘托架6以及换料机械手9。

该工作台2上设置控制台以及加工室25。该控制台内安装控制模块10。该第一空间运动机构3、多维转动机构以及换料机械手9连接至该控制模块10。

该第一空间运动机构3用于立体加工料盘生产复杂三维立体形状的牙科修复体。该第一空间运动机构3输出端设置主轴组件4，该主轴组件4上设置该刀具组件42。该第一空间运动机构3包括X轴移位机构、Y轴移位机构以及Z轴移位机构。

如图5所示，该第一空间运动机构3还包括两两之间可相对运动的Y方向滑台313、X方向滑台323以及Z方向滑台333。该Y轴移位机构包括安装在工作台2上的Y轴滑轨311。该Y方向滑台313支持在该Y轴滑轨311上。该X轴移位机构包括设置在该X方向滑台323上的X轴轨道321以及驱动该X方向滑台323在该X轴轨道321上滑动的电机322。该Z轴移位机构包括设置在该X方向滑台323上的Z轴轨道331以及驱动该Z方向滑台333在该Z轴轨道331上滑动的电机332。

该多维转动机构包括A轴转动机构以及B轴转动机构。

该第一空间运动机构3的输出端上,亦即Z方向滑台333，凸伸设置主轴组件4。该主轴组件4的末端设置该刀具组件42。

该加工室25顶部开设加工窗口，加工室25的侧面设置电动门(图未示)。该加工室25内还装有刀库48。该刀库48可升降以避让料盘7换料。

为了密封该加工室25，该主轴组件4上安装覆盖该加工窗口的橡胶盖板28，该刀具组件42位于该橡胶盖板28的下方，并从该加工窗口伸入该加工室25对该料盘7进行加工。

本实施例的A轴转动机构以及B轴转动机构不跟该第一空间运动机构的随线性轴做直线运动，只做旋转运动。A轴转动机构以及B轴转动机构通过油封即可完全密封。

该主轴组件4随三个线性轴做上下左右前后运动，该主轴组件4与加工腔之间采用特殊形状的耐拉扯橡胶盖板28隔离，该橡胶盖板28跟随主轴组件4的加工运动，以保证整个设备在加工过程中，加工室25与外界始终保持完全密封的状态，粉尘和水气都无法进入到设备，使得该多维转动机构的电气部件受粉尘和水气影响的概率降低，设备的整体使用寿命得到提升。

请参考图3，为了同时实现湿法加工，该主轴组件4在该刀具组件42两侧分别设置用于湿法加工的第一喷嘴组件46以及第二喷嘴组件，该第一喷嘴组件46以及第二喷嘴组件连接该控制模块10。

该多维转动机构输出端的料盘夹具55上可拆卸安装料盘7，该控制模块10在该料盘7上完成牙科修复体的加工后，驱动该换料机械手9将已加工的料盘从该料盘夹具55上卸料并将新的料盘插入该料盘夹具55。

请参考图2以及图4，本实施例的换料机械手9受控于控制模块10自动伸入该加工室25取下加工完的料盘，并从料盘托架6上选择未加工的料盘并插入到加工室25的料盘夹具55上。本实施例利用零件特殊的外形尺寸来实现定位，通过料盘7的弹性变形将料盘加装在料盘夹具55上。

请参考图2，每一料盘7包括盘体以及料盘压盖74。修复体材料夹持在该料盘压盖74和盘体之间。盘体两侧分别凸伸定位台阶。比如第一定位台阶76。该定位台阶上设置定位扣78。

本实施例中，该料盘压盖74夹持的修复体材料可以是致密程度不同的陶瓷瓷块，比如为硅酸盐基陶瓷或者硬质氧化铝和硬质氧化锆瓷块。

如图4所示，该料盘夹具55包括本体以及形成在本体两侧结构相同并对称的固定臂。每一固定臂内侧设置滑槽以及压紧弹片，外侧设置定位弹片。比如第一固定臂内侧设置第一滑槽552、第一压紧弹片551以及第二压紧弹片554。第二固定臂外侧设置定位弹片556。

该换料机械手9包括第二空间运动机构8、机械臂92、换料夹爪91以及夹爪控制器93，该第二空间运动机构8以及夹爪控制器93连接该控制模块10。

其中，该第二空间运动机构8包括X轴移动机构83、Y轴移动机构81以及Z轴移动机构82。

为了管理料盘以将不同料盘准确地卸料与入仓，该工作台2在该换料机械手9安装位置旁设置料盘托架6，该料盘托架6包括若干用于放置料盘的仓位，每一仓位设置该控制模块10可识别的仓位编码。

该仓位编码可以是仓位距离工作台2的距离值，通过测量机械臂的位移量确定，以便于控制模块10记录仓位以及仓位内料盘的状态。比如，已加工状态与未加工状态。

实施例2

请一并参考图7，本实施例涉及牙科修复体的数字化成型系统。

该牙科修复体的数字化成型系统，包括控制模块10，该控制模块10包括数字加工模块、定位模块、仓位识别模块、卸料模块以及换料模块。

该数字加工模块用于驱动第一空间运动机构以及多维转动机构通过该第一空间运动机构连接的刀具组件42在加工室25的料盘上数字加工牙科修复体，该料盘固定在该多维转动机构输出端的料盘夹具55上。

该定位模块用于在该料盘使用完毕时，驱动换料机械手9伸入该加工室25并与该料盘对位。

该卸料模块用于驱动该换料机械手9从该料盘夹具55上夹持和拔出已加工的料盘。

该换料模块用于驱动该换料机械手9将新的料盘送至并插入该多维转动机构输出端的料盘夹具55上。

该仓位识别模块，用于识别各个料盘的编号以及加工状态，该换料机械手9在卸料时，根据该仓位识别模块的数据将已加工的料盘放入初始仓位，并从该仓位识别模块确定的仓位中取出未加工的料盘并插至料盘夹具55中。

同样地，为了隔绝粉尘与水汽该第一空间运动机构的输出端设置主轴组件4，该主轴组件4上设置该刀具组件42，该加工室25顶部开设加工窗口，该主轴组件4上安装覆盖该加工窗口的橡胶盖板28，该刀具组件42位于该橡胶盖板28的下方，并从该加工窗口伸入该加工室25对该料盘进行加工。

同理，为了实现湿法加工该主轴组件4在该刀具组件42两侧分别设置用于湿法加工的第一喷嘴组件46以及第二喷嘴组件。该第一喷嘴组件46以及第二喷嘴组件连接该控制模块10。

换料机械手9的换料盘工作过程如下：

在加载新料盘时，料盘从左边缓慢插入夹具，首先是夹具侧面的定位弹片接触到料盘的侧边，料盘的侧边受力可保证料盘在推进料盘夹具55的过程中定位台阶始终接触料盘夹具55的固定臂。换料机械手9继续推动料盘前进，压紧弹片开始从两侧接触和压紧料盘，由于料盘在滑槽内滑动，上下左右两个方向的位置被确定，只需定位前后方向的自由度即可。换料机械手9继续缓慢往前推送料盘。等到定位弹片凸起的定位圆角落到料盘的定位扣上，控制模块10控制换料夹爪91松开，料盘即可自动实现定位。抽取已加工状态的料盘时，只需要换料夹爪91抓住料盘往外拉出即可。

本实施例牙科修复体的数字化成型设备以及系统，通过控制模块10控制换料机械手9在料盘完成加工后自动更换料盘，提高设备生产效率，提高加工稳定性，降低义齿加工成本以及增加设备利用率；同时，本实施例牙科修复体的数字化成型设备以及系统，料盘夹具55可夹持多种修复体料盘，结合第一空间运动机构、多维转动机构以及控制模块10的三维数字加工技术可实现多类型修复体材料的成型加工。

本实施例的牙科修复体的数字化成型设备以系统，在该刀具组件42两侧分别设置用于湿法加工的第一喷嘴组件46以及第二喷嘴组件，使得设备兼容湿法加工工艺，集不喷水的干法加工与喷水的湿法加工功能于一身可一台设备不同工艺加工不同料盘材料。

本实施例的牙科修复体的数字化成型设备以系统，设置多料盘仓位的料盘托架6，该料盘托架6包括若干用于放置料盘的仓位，每一仓位设置该控制模块10可识别的仓位编码，可实现控制模块10控制下长时间自动换料，无需人工即可实现设备夜班开机，同时能够保证设备加工过程的稳定性。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种牙科修复体的数字化成型设备，其特征在于，包括工作台、第一空间运动机构、多维转动机构以及换料机械手，所述工作台上设置控制模块以及加工室，所述第一空间运动机构、多维转动机构以及换料机械手连接至所述控制模块，所述第一空间运动机构连接刀具组件，所述多维转动机构输出端的料盘夹具上可拆卸安装料盘，所述控制模块在所述料盘上完成牙科修复体的加工后，驱动所述换料机械手将已加工的料盘从所述料盘夹具上卸料并将新的料盘插入所述料盘夹具。

2.根据权利要求1所述的牙科修复体的数字化成型设备，其特征在于，所述第一空间运动机构的输出端设置主轴组件，所述主轴组件上设置所述刀具组件，所述加工室顶部开设加工窗口，所述主轴组件上安装覆盖所述加工窗口的橡胶盖板，所述刀具组件位于所述橡胶盖板的下方，并从所述加工窗口伸入所述加工室对所述料盘进行加工。

3.根据权利要求2所述的牙科修复体的数字化成型设备，其特征在于，所述主轴组件在所述刀具组件两侧分别设置用于湿法加工的第一喷嘴组件以及第二喷嘴组件，所述第一喷嘴组件以及第二喷嘴组件连接所述控制模块；所述第一空间运动机构包括X轴移位机构、Y轴移位机构以及Z轴移位机构；所述多维转动机构包括A轴转动机构以及B轴转动机构。

4.根据权利要求1所述的牙科修复体的数字化成型设备，其特征在于，所述换料机械手包括第二空间运动机构、机械臂、换料夹爪以及夹爪控制器，所述第二空间运动机构以及夹爪控制器连接所述控制模块。

5.根据权利要求4所述的牙科修复体的数字化成型设备，其特征在于，所述工作台在所述换料机械手安装位置旁设置料盘托架，所述料盘托架包括若干用于放置料盘的仓位，每一仓位设置所述控制模块可识别的仓位编码。

6.根据权利要求5所述的牙科修复体的数字化成型设备，其特征在于，所述第二空间运动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构以及Z轴移动机构。

7.一种牙科修复体的数字化成型系统，其特征在于，包括控制模块，所述控制模块包括数字加工模块、定位模块、卸料模块以及换料模块，

所述数字加工模块用于驱动第一空间运动机构以及多维转动机构通过所述第一空间运动机构连接的刀具组件在加工室的料盘上数字加工牙科修复体，所述料盘固定在所述多维转动机构输出端的料盘夹具上；

所述定位模块用于在所述料盘使用完毕时，驱动换料机械手伸入所述加工室并与所述料盘对位；

所述卸料模块用于驱动所述换料机械手从所述料盘夹具上夹持和拔出已加工的料盘；以及

所述换料模块用于驱动所述换料机械手将新的料盘送至并插入所述多维转动机构输出端的料盘夹具上。

8.根据权利要求7所述的牙科修复体的数字化成型系统，其特征在于，所述控制模块还包括仓位识别模块，

所述仓位识别模块，用于识别各个料盘的编号以及加工状态，所述换料机械手在卸料时，根据所述仓位识别模块的数据将已加工的料盘放入初始仓位，并从所述仓位识别模块确定的仓位中取出未加工的料盘并插至料盘夹具中。

9.根据权利要求7所述的牙科修复体的数字化成型系统，其特征在于，所述第一空间运动机构的输出端设置主轴组件，所述主轴组件上设置所述刀具组件，所述加工室顶部开设加工窗口，所述主轴组件上安装覆盖所述加工窗口的橡胶盖板，所述刀具组件位于所述橡胶盖板的下方，并从所述加工窗口伸入所述加工室对所述料盘进行加工。

10.根据权利要求9所述的牙科修复体的数字化成型系统，其特征在于，所述主轴组件在所述刀具组件两侧分别设置用于湿法加工的第一喷嘴组件以及第二喷嘴组件，所述第一喷嘴组件以及第二喷嘴组件连接所述控制模块。

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